摻雜型黑色二氧化鈦的制備及其光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦作為一種應(yīng)用非常廣泛的半導(dǎo)體材料，帶隙寬度大約為3.2eV僅能吸收利用5％的太陽光，但由于其在產(chǎn)氫、光催化分解有機污染物以及太陽能電池等方面有著廣泛的應(yīng)用，因而引起了廣泛的關(guān)注和研究。大量的研究工作（元素摻雜;氧缺陷）通過改變它的能帶結(jié)構(gòu)來提高材料的可見光吸收性能。然而改性后的材料對可見光能量的捕獲吸收能力依舊有所欠缺，這主要是因為改性沒有足夠有效地提高其對可見光的吸收能力;同時摻雜形成了光生載流子的新的復(fù)合中心。近來，以氫化還

2、原方法來制備而成的黑色二氧化鈦以其出色的對紫外光、可見光和近紅外光的吸收能力，引起了光催化領(lǐng)域的極大關(guān)注。研究證明黑色二氧化鈦有效地提高了催化劑的可見光催化性能。本文制備了黑色N-TiO2、 Ni-TiO2和N-Ni-TiO2三種改性的TiO2光催化劑，通過對羅丹明B和甲基橙的光催化降解結(jié)果分析，分別研究了三種催化劑對兩種染料的光催化降解能力以及反應(yīng)機理。
　　采用XPS、FT-IR、TEM、XRD、BET、Raman、UV-vi

3、s、EPR等表征方法對黑色N-TiO2、Ni-TiO2和N-Ni-TiO2三種改性的TiO2光催化劑進行表征分析。
　　研究結(jié)果表明N元素的摻雜量和焙燒溫度對材料的催化性能有影響，黑色氮摻雜二氧化鈦的帶隙大約為2.05eV，具備非常出色的可見光吸收性能。當(dāng)?shù)氐膿诫s量為0.1mol時，450℃焙燒制備得到的TiO2催化效率最高，光照150分鐘對RhB的去除率為93.64％，對MO的去除率為93.27％。
　　研究結(jié)果表明鎳

4、元素的摻雜量和焙燒溫度對黑色Ni-TiO2的催化性能有影響，鎳元素與四丁基鈦酸酯中鈦元素的摩爾比為2％時，450℃焙燒制備得到的TiO2催化性能最為佳?？梢姽夤庹?50分鐘對RhB的去除率為95.86％，對MO的去除率為95.38％。
　　黑色氮鎳共摻雜TiO2的帶隙約為1.82eV，可以充分利用可見光，實驗結(jié)果表明:氮元素摻雜量為0.1mol時，硝酸鎳的鎳元素與四丁基鈦酸酯中鈦元素摩爾比為2％，焙燒溫度為450℃時，樣品對RhB